Изменения ветрового воздействия на здания в условиях плотной городской застройки

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-методические основы аэродинамического расчета зданий в системе городской застройки

1.1. Эволюция подходов к определению аэродинамических коэффициентов в отечественной инженерной практике

1.2. Влияние архитектурно-планировочных решений на распределение ветрового давления по поверхностям фасадов

Глава 2. Аналитическая оценка состояния конструктивных элементов здания в условиях стесненного строительства

2.1. Методика проведения технического обследования состояния несущих и ограждающих элементов при ветровой деградации

2.2. Интерпретация расчетных данных изменения ветрового давления при появлении новых доминант в застройке

Глава 3. Инженерно-технические мероприятия по обеспечению эксплуатационной надежности в условиях ветровых воздействий

3.1. Разработка конструктивных решений по минимизации негативного влияния ветровых пульсаций на элементы здания

3.2. Технологические рекомендации по монтажу и эксплуатации систем фасадного остекления в зонах повышенного ветрового давления

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Изменения ветрового воздействия на здания в условиях плотной городской застройки

Специальность: 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

ВВЕДЕНИЕ

Современная практика градостроительства в Российской Федерации характеризуется значительным уплотнением застройки центральных районов крупных городов, что обусловлено ограниченностью территориальных ресурсов и экономической целесообразностью освоения уже сложившихся урбанизированных территорий. В условиях интенсивного городского развития возведение высотных и многоэтажных зданий в непосредственной близости от существующих объектов приводит к существенному изменению аэродинамической обстановки в застройке. Ветровое воздействие на несущие и ограждающие конструкции зданий претерпевает значительные трансформации, связанные с появлением эффектов аэродинамической интерференции, изменением полей скоростей воздушного потока и перераспределением ветрового давления по поверхностям фасадов. Актуальность исследования определяется необходимостью обеспечения эксплуатационной надежности и безопасности зданий в условиях динамично меняющейся городской среды, когда первоначально рассчитанные параметры ветрового воздействия могут существенно отличаться от фактических значений при уплотнении застройки.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области аэродинамики зданий и сооружений, выполненных в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, НИЦ «Строительство», МГСУ и других профильных организациях. Научные работы Н.П. Абовского, А.В. Перельмутера, Ю.А. Дыховичного заложили теоретические основы расчета конструкций на ветровые нагрузки. Вместе с тем, современные исследования аэродинамической интерференции в условиях плотной застройки носят преимущественно экспериментальный характер и требуют систематизации применительно к задачам технической эксплуатации зданий. Нормативная база, представленная СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», содержит обобщенные подходы к определению ветрового давления, но недостаточно учитывает специфику изменения аэродинамических коэффициентов при появлении новых объектов в сложившейся застройке.

Проблема усугубляется тем, что здания, запроектированные и построенные с учетом определенной аэродинамической ситуации, оказываются в существенно измененных условиях ветрового воздействия. Увеличение локальных значений ветрового давления может достигать 40-60% относительно первоначальных расчетных параметров, что представляет потенциальную угрозу для элементов фасадных систем, остекления, кровельных конструкций и требует проведения технического обследования с последующей разработкой компенсационных мероприятий. Особую значимость данная проблематика приобретает для объектов, расположенных в исторических центрах городов, где новое строительство зачастую ведется в стесненных условиях с минимальными разрывами между зданиями.

Цель выпускной квалификационной работы – разработка комплекса инженерно-технических решений по обеспечению эксплуатационной надежности зданий в условиях изменения ветрового воздействия при уплотнении городской застройки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать эволюцию методов определения аэродинамических коэффициентов в отечественной инженерной практике и нормативно-технической базе;
• исследовать влияние архитектурно-планировочных параметров застройки на характер распределения ветрового давления по поверхностям фасадов;
• разработать методику проведения технического обследования несущих и ограждающих конструкций зданий при изменении условий ветрового воздействия;
• выполнить интерпретацию расчетных данных изменения ветрового давления при появлении новых высотных доминант в застройке;
• предложить конструктивные решения по минимизации негативного влияния ветровых пульсаций на элементы зданий;
• сформулировать технологические рекомендации по монтажу и эксплуатации систем фасадного остекления в зонах повышенного ветрового давления.

Объектом исследования выступают здания и сооружения, эксплуатируемые в условиях плотной городской застройки с изменяющимися параметрами аэродинамической обстановки.

Предметом исследования являются закономерности изменения ветрового воздействия на несущие и ограждающие конструкции зданий при трансформации архитектурно-планировочной структуры застройки.

Методологическая база исследования включает теоретические основы аэродинамики зданий и строительной механики; аналитические методы расчета ветровых нагрузок согласно СП 20.13330.2016; методы численного моделирования в программных комплексах; методики технического обследования зданий в соответствии с ГОСТ 31937-2011; инструментальные методы измерения ветрового давления; нормативно-техническую базу, включающую СП 13.13330.2012, СП 23.13330.2018, СП 70.13330.2012, СП 266.1325800.2016.

Научная новизна работы заключается в систематизации данных об изменении аэродинамических коэффициентов при различных схемах уплотнения застройки и разработке методических подходов к оценке технического состояния конструкций с учетом трансформации ветрового воздействия.

Теоретическая значимость определяется обобщением современных представлений об аэродинамической интерференции в плотной застройке и адаптацией расчетных методов к задачам технической эксплуатации зданий.

Практическая значимость состоит в разработке конкретных технических решений и рекомендаций, применимых при проведении обследований зданий, проектировании мероприятий по усилению конструкций и эксплуатации объектов в условиях повышенного ветрового воздействия.

Структура выпускной квалификационной работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются научно-методические основы аэродинамического расчета зданий в системе городской застройки. Во второй главе выполняется аналитическая оценка состояния конструктивных эл

…